DE602004001686T2

DE602004001686T2 - Elongated stopper rod

Info

Publication number: DE602004001686T2
Application number: DE602004001686T
Authority: DE
Inventors: Stephen Lee; Franz Reiterer; Wilhelm Janko
Original assignee: Refractory Intellectual Property GmbH and Co KG
Current assignee: Refractory Intellectual Property GmbH and Co KG
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2024-07-30
Also published as: CN1913992A; UA84324C2; MXPA06014280A; RU2006126990A; CN100384570C; ES2268551T3; RU2338626C2; US20070138715A1; EP1621270A1; ZA200610112B; EP1621270B1; WO2006012975A1; ATE333957T1; PL1621270T3; DE602004001686D1; BRPI0507548A

Abstract

The invention relates to an elongated stopper device for flow control of molten metal, i.e. for controlling the flow of molten metal from a metallurgical vessel, such as a tundish.

Description

Die Erfindung betrifft eine längliche Stopfeneinrichtung zur Steuerung einer ausfließenden Metallschmelze, zum Beispiel zur Steuerung der Strömung einer Metallschmelze aus einem metallurgischen Gefäß wie einem Tundish.The The invention relates to an elongated Stopper device for controlling an outflowing molten metal, for Example for controlling the flow a molten metal from a metallurgical vessel such as a Tundish.

Im Bereich des Stahlgusses ist es bekannt, einteilige feuerfeste Stopfenkörper einzusetzen, die mit Hilfe eines Hebemechanismus vertikal verstellt werden, um die Querschnittsfläche einer Auslauföffnung des korrespondierenden metallurgischen Gefäßes zu verändern.in the The field of cast steel, it is known to use one-piece refractory plug body, which are adjusted vertically by means of a lifting mechanism the cross-sectional area an outlet opening of the corresponding metallurgical vessel.

Diese Stopfenstangen sind auch benutzt worden, um ein Inertgas, wie Argon, in eine Metallschmelze einzuleiten, und zwar um nicht metallische Einschlüsse aus der Metallschmelze zu beseitigen.These Stopper rods have also been used to seal an inert gas, such as argon, into a molten metal, namely non-metallic inclusions to eliminate the molten metal.

In allen Fällen muss die Stopfeneinrichtung über Stunden hinweg eingetaucht in eine Metallschmelze aushalten. Sie muss auch in der Lage sein, dem Thermoschock zu Gießbeginn zu widerstehen und ebenso auf die Einrichtung einwirkenden mechanischen Kräften.In all cases must the plug device over Immersed in a molten metal for hours. she must also be able to start the thermal shock at the start of casting to resist and also acting on the device mechanical Forces.

Es hat deshalb zahlreiche Versuche gegeben, die mechanischen und thermischen Eigenschaften einer solchen Stopfeneinrichtung und das Betriebsverhalten zu verbessern.It has therefore given numerous experiments, the mechanical and thermal Characteristics of such a plug device and the performance to improve.

Die EP 0 358 535 B2 offenbart eine einteilige feuerfeste Stopfenstange, die einem Hebemechanismus zugeordnet ist, und die einen länglichen Stopfenkörper aus Feuerfestmaterial umfasst, der mit einem Bohrloch ausgebildet ist, welches eine Längsachse aufweist und sich von einer oberen Oberfläche des Körpers abwärts erstreckt. Innerhalb dieser axialen Bohrung ist eine Metallhülse eingebaut, um einen Gewindeteil einer Metallstange drehbar aufzunehmen, die in den feuerfesten Körper zur Befestigung an einem korrespondierenden Hebemechanismus eingeführt ist.The EP 0 358 535 B2 discloses a one-piece refractory plug bar associated with a lifting mechanism and comprising an elongated stopper body of refractory material formed with a borehole having a longitudinal axis and extending downwardly from an upper surface of the body. Within this axial bore, a metal sleeve is incorporated to rotatably receive a threaded portion of a metal rod which is inserted into the refractory body for attachment to a corresponding lifting mechanism.

Ein Problem mit einer solchen Einrichtung ist die Verankerung der besagten Metallhülse im Feuerfestmaterial des Körpers und die Forderung, Differenzialspannungen zwischen dem keramischen Körper und dem metallischen Hülseneinsatz zu vermeiden, die zu einem Bruch des Keramikmaterials im Betrieb führen können.One The problem with such a device is the anchoring of the said metal sleeve in the refractory material of the body and the requirement of differential voltages between the ceramic Body and the metallic sleeve insert which can lead to breakage of the ceramic material during operation.

Gemäß DE 198 23 990 C2 wird eine Stopfeneinrichtung beschrieben, bei der der obere Teil des Bohrlochs einen keramischen Einsatz aufweist. Dieser Einsatz besitzt ein Innengewinde, welches mit dem Außengewinde einer korrespondierenden Metallstange korrespondiert, die in dem Einsatz drehfest fixiert ist, nach Einsetzen der Stange in den Gewindeeinsatz. Während die Verwendung von zwei keramischen Materialien das Risiko von Differenzialspannungen zwischen dem Körpermaterial und dem Halteeinsatz reduziert, verbleiben Probleme aufgrund der Schwierigkeit, eine exakte Gewindeform in dem hochfesten Keramikmaterial zu akzeptablen Kosten auszubilden.According to DE 198 23 990 C2 a plug device is described in which the upper part of the borehole has a ceramic insert. This insert has an internal thread, which corresponds to the external thread of a corresponding metal rod, which is fixed in a rotationally fixed manner in the insert, after insertion of the rod in the threaded insert. While the use of two ceramic materials reduces the risk of differential stresses between the body material and the holding insert, problems remain due to the difficulty of forming an accurate thread form in the high strength ceramic material at acceptable cost.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine längliche Stopfeneinrichtung zur Fließkontrolle einer Metallschmelze aus einem Gefäß, das eine Metallschmelze enthält, bereitzustellen, die leicht herzustellen ist und einfache Befestigungsmittel bereitstellt, um sie mit einem zugehörigen Metallstab in einem zugehörigen feuerfesten keramischen Körper zu verbinden (festzulegen).task The invention is therefore an elongated plug device for flow control a molten metal from a vessel containing a molten metal contains provide that is easy to manufacture and simple fasteners Provides it with an associated metal rod in an associated refractory ceramic body to connect.

Es wurde jetzt gefunden, dass eine solche Befestigung des Metallstabes in einem korrespondierenden Bohrloch des feuerfesten keramischen Körpers mit deutlich einfacheren Mitteln als einer zylindrischen Metallhülse oder einem länglichen zylindrischen keramischen Einsatz erreicht werden kann, nämlich mit mindestens einem Anker, beispielsweise einem blattähnlichen Teil aus einem unterschiedlichen Material (verglichen mit dem Material des Körpers), wobei dieser Anker im Körper zwischen der oberen Stirnfläche des Körpers und einem unteren Ende der korrespondierenden Bohrung befestigt ist und radial mit seinen Hauptoberflächen, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Bohrlochs verlaufen, im oberen Teil des Körpers in das Bohrloch vorstehen.It has now been found that such attachment of the metal rod in a corresponding hole of the refractory ceramic body with much simpler means than a cylindrical metal sleeve or a longish one cylindrical ceramic insert can be achieved, namely with at least one anchor, for example a sheet-like Part made of a different material (compared to the material of the body), being this anchor in the body between the upper end face of the body and attached to a lower end of the corresponding bore is and radially with its main surfaces, which are substantially perpendicular to the longitudinal axis of the borehole, projecting into the borehole in the upper part of the body.

Im Gegensatz zu Konstruktionen gemäß Stand der Technik, die Befestigungsmittel für die Metallstange offenbaren, die sich alle über eine signifikante Länge in Richtung der Längsachse des länglichen feuerfesten Körpers erstrecken, schlägt die Erfindung Befestigungsmittel vor, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Körpers und/oder des Bohrlochs angeordnet sind, und zwar an einer spezifischen Stelle entlang der Längserstreckung der Bohrung in dem Körper. Entsprechend sind diese Befestigungsmittel deutlich kleiner als eine Hülse, das heißt es wird sehr viel weniger unterschiedliches Material in den keramischen Körper eingebracht und es können deutlich geringere thermische und mechanische Spannungen zwischen den Befestigungsmitteln (dem Anker) und dem keramischen Körper erwartet werden.in the Contrary to constructions according to state the technique that reveal fasteners for the metal rod, they are all over a significant length in the direction of the longitudinal axis of the elongated one refractory body extend beats the invention provides fastening means which are substantially perpendicular to the longitudinal axis of the body and / or the well, at a specific Place along the longitudinal extension the hole in the body. Accordingly, these fasteners are much smaller than a sleeve, this means it becomes much less different material in the ceramic body introduced and it can be clear lower thermal and mechanical stresses between the fasteners (the Anchor) and the ceramic body to be expected.

In anderen Worten: der Anker wird in einer spezifischen Höhe der länglichen Stopfeneinrichtung im Abstand zu deren oberer Stirnfläche angeordnet und im Abstand zu ihrem unteren Ende. Typischerweise wird der Anker an einer Stelle angeordnet, die 10 bis 40 % der Gesamtlänge der Stopfeneinrichtung beträgt, gerechnet vom oberen Ende des feuerfesten Körpers, wobei dies 5 bis 25 cm sein können, typischerweise ungefähr 10 cm vom oberen Ende.In other words, the armature is placed at a specific height of the elongate plug means spaced from its upper end face and spaced from its lower end. Typically, the anchor is placed in a position which is 10 to 40% of the total length of the plug means, calculated from the upper end of the refractory body, which may be 5 to 25 cm, typically typically about 10 cm from the top.

Solch ein im Wesentlichen radial ausgerichtetes Befestigungsmittel weist ersichtlich eine deutlich verringerte axiale Länge gegenüber einem Einsatz oder einer Hülse auf, die sich in Richtung der Längsachse des Stopfens erstrecken. In den keramischen Körper generierte mechanische Spannungen durch thermische Ausdehnungseffekte in Längsrichtung, die von den im Wesentlichen radialen Befestigungsmitteln ausgehen, sind deshalb deutlich geringer im Vergleich mit Konstruktionen nach dem Stand der Technik.Such has a substantially radially aligned fastener can be seen a significantly reduced axial length compared to an insert or a Sleeve on, extending in the direction of the longitudinal axis extend the plug. In the ceramic body generated mechanical Stresses due to thermal expansion effects in the longitudinal direction, which emanate from the essentially radial attachment means, are therefore significantly lower in comparison with constructions after the state of the art.

Darüber hinaus können die Befestigungsmittel sehr viel einfacher im feuerfesten keramischen Umgebungsmaterial (Material des feuerfesten Körpers) befestigt werden, beispielsweise beim isostatischen Pressen der Stopfeneinrichtung.Furthermore can the fasteners much easier in the refractory ceramic surrounding material (Refractory material) be attached, for example, in isostatic pressing the Stopper device.

Die Herstellung kann wie folgt erfolgen: Der (die) vorgenannte(n) Anker, beispielsweise (ein) blattähnliche(s) Teil(e), wird (werden) mit ihrem Endabschnitt in korrespondierende Schlitze eines zugehörigen Formkerns (Dorns) eingesetzt. Eine äußere Gummiform wird über den Dorn gestülpt und ein feuerfestes keramisches Material wird in den zylindrischen Raum zwischen Dorn und Form (Matrize) eingefüllt. Danach wird die das feuerfeste Material enthaltende Form, einschließlich der Befestigungsmittel, isostatisch gepresst.The Production may be carried out as follows: the anchor (s), for example, a leaf-like (s) Part (s) will (become) with their end section in corresponding Slits of an associated Form core (mandrel) used. An outer rubber mold will over the Thorn put over and a refractory ceramic material is placed in the cylindrical Space filled between mandrel and mold (die). After that, the fire-resistant Material containing form, including fasteners, isostatic pressed.

Die äußere Form wird dann abgenommen und der Dorn, der aus mindestens zwei in Längsrichtung verlaufenden Teilen besteht, wird vom gepressten Teil abgenommen, wobei der (die) äußere(n) Teil(e) des (der) Anker(s) (blattähnliche Teile) sicher im keramischen Körper eingebettet sind, während ihre innere(n) Extremität (Extremitäten) in vorbestimmter Position (vorbestimmten Positionen) in die keramische Bohrung vorstehen.The outer shape is then removed and the spine, which consists of at least two longitudinally extending parts, is removed from the pressed part, the outer part (s) being the anchor (s) (leaf-like Parts) safely in the ceramic body are embedded while their inner extremity (Extremities) in a predetermined position (predetermined positions) in the ceramic Protrude bore.

Während dieser Herstellung kann auch ein Dichtungsteil in der Form angeordnet werden, wie nachstehend beschrieben wird.During this Manufacturing can also be arranged a sealing part in the mold, as described below.

In ihrer allgemeinsten Ausführungsform betrifft die Erfindung eine längliche Stopfeneinrichtung zur Fließkontrolle von Metallschmelze aus einem Gefäß, welches eine Metallschmelze enthält, wobei die Einrichtung Folgendes umfasst:

– einen Körper aus feuerfestem keramischen Material,
– ein Bohrloch mit einer Längsachse, das sich von einer oberen Oberfläche des Körpers abwärts erstreckt,
– das Bohrloch ist entlang seiner Länge mit mindestens einem Anker aus einem unterschiedlichen Material ausgerüstet, der im Körper zwischen der oberen Oberfläche des Körpers und einem unteren Ende des Bohrlochs befestigt ist und radial in das Bohrloch mit seinen Hauptoberflächen, die im Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung des Bohrlochs verlaufen, vorsteht,
– der Anker ist zur Aufnahme und Fixierung eines Gewindeendes eines Metallstabes, der in das Bohrloch eingeführt wird, ausgebildet.

In its most general embodiment, the invention relates to an elongated plug device for flow control of molten metal from a vessel containing a molten metal, the device comprising:

A body of refractory ceramic material,
A wellbore having a longitudinal axis extending downwardly from an upper surface of the body,
The borehole is equipped along its length with at least one anchor of a different material fixed in the body between the upper surface of the body and a lower end of the borehole and radially into the borehole with its main surfaces substantially perpendicular to the longitudinal extent of the borehole Borehole, protrudes,
- The armature is adapted to receive and fix a threaded end of a metal rod which is inserted into the borehole.

Nach einer Ausführungsform hat der Metallstab an seinem Einführende mindestens teilweise einen Gewindeabschnitt. Dieser Gewindeabschnitt dient zusammen mit dem Anker (dem Befestigungsmittel) zur Befestigung der Metallstange im Bohrloch des feuerfesten Körpers.To an embodiment the metal rod has at least partially at its insertion end a threaded section. This threaded section is used together with the anchor (the fastening means) for fixing the metal rod in the borehole of the refractory body.

Zur Befestigung reicht es grundsätzlich aus, lediglich einen Anker bereitzustellen, beispielsweise ein blatt-/scheibenartiges Teil, welches radial in das Bohrloch vorsteht. Während der Stab in das Bohrloch eingeführt wird, wird der Gewindeabschnitt der Stange entlang dieses Befestigungsteils laufen und die nötige Befestigung des Stabes im Körper sicherstellen.to Fixing it basically enough to provide only one anchor, for example, a blade / disc-like Part which projects radially into the borehole. While the rod is being inserted into the hole, becomes the threaded portion of the rod along this attachment part run and the necessary Attachment of the rod in the body to ensure.

Es ist ersichtlich, dass diese Befestigungs(Verankerungs)mittel am besten eine bestimmte Umfangslänge aufweisen sollten. Sie können sich über 20 bis ≤ 360° der inneren Bohrlochwand oder auch ein bisschen darüber hinaus erstrecken.It It can be seen that these attachment (anchoring) means on best a certain circumferential length should have. You can over 20 to ≤ 360 ° of the inner Borehole wall or slightly beyond extend.

Speziell dann, wenn sie sich über mehr als 20° erstrecken, ist es vorteilhaft, den blattähnlichen Teil mit einer bestimmten Neigung (einem Neigungsgradienten oder Schrägfläche) in Bezug auf die Längsachse des Bohrlochs auszubilden, wenngleich dies nicht notwendig ist, um die gewünschte Verriegelung zu erreichen.specially then, when they over extend more than 20 °, it is beneficial to the leaf-like part with a certain inclination (a gradient of inclination or oblique surface) in Reference to the longitudinal axis of the borehole, although this is not necessary, to the desired To achieve locking.

Das ist insbesondere dann der Fall, wenn der Anker (das blattähnliche Teil) mehr oder weniger eine Ringform aufweist, das heißt sich in Umfangsrichtung der inneren Bohrlochwand über mehr als 180° erstreckt, speziell mehr als 270° und er muss schräg verlaufen, wenn dieser Teil eine Länge von mehr als 360° aufweist. Ein Sprengring-Design ist eine weitere Möglichkeit.The is particularly the case when the anchor (the leaf-like Part) more or less has a ring shape, that is extends in the circumferential direction of the inner borehole wall over more than 180 °, specifically more than 270 ° and he has to go diagonally, if this part is a length of more than 360 °. A snap ring design is another option.

Während der Anker als Ring gestaltet sein kann, beispielsweise mit einer Umfangslänge zwischen 270° und ≤ 360° oder bis zu 450° oder 300° bis 400° ist es auch möglich, die Befestigungsmittel aus mindestens zwei Ankern zu bilden, wobei jeder nach Art eines Ringabschnitts gestaltet ist und mit Abstand zu dem anderen entlang einer imaginären Schraubenlinie angeordnet wird. Eine weitere Ausführungsform sieht Befestigungsmittel aus drei Ankern vor, jeder in Form eines Ringabschnitts und mit gleichen Abständen zueinander entlang einer imaginären Schraubenlinie. Sogar zwei oder drei radial angeordnete Stifte, die im Abstand zueinander angeordnet sind, können die notwendigen Ankermittel zur Sicherung und Halterung des Stabes im Körper bilden. Der Anker (die Anker) kann (können) auch entlang einer Ebene angeordnet werden, die senkrecht zur Längsachse des Stabes verläuft.While the anchor may be designed as a ring, for example with a circumferential length between 270 ° and ≤ 360 ° or up to 450 ° or 300 ° to 400 °, it is also possible to form the fastening means from at least two anchors, each in the manner of a Ring portion is designed and arranged at a distance from the other along an imaginary helical line. Another embodiment provides attachment means of three anchors, each in the form of a ring section and equidistant from one another along an imaginary helical line. Even two or three radially arranged pins, which are spaced apart are the necessary anchoring means for securing and holding the rod can form in the body. The anchor (s) can also be arranged along a plane that is perpendicular to the longitudinal axis of the rod.

Aus den vorstehenden Erklärungen wird klar, dass ein einteiliges Befestigungsmittel der beste Weg für eine einfache Produktion der Stopfeneinrichtung ist.Out the above explanations It becomes clear that a one-piece fastener is the best way for a simple one Production of the plug device is.

Die Befestigungsmittel können aus jedem Material hergestellt werden, welches zum Material des feuerfesten Körpers unterschiedlich und stark genug ist, um den Gewindeteil des zugehörigen Metallstabes drehend aufzunehmen. Zum Beispiel können die Fixiermittel (Befestigungsmittel) aus Metall oder Spezialkeramiken wie Siliciumnitrid, Zirkondioxid oder Aluminiumoxid hergestellt werden.The Fasteners can be made of any material which is the material of refractory body different and strong enough to the threaded portion of the associated metal rod to record in rotation. For example, the fixing means (fasteners) made of metal or special ceramics such as silicon nitride, zirconium dioxide or alumina.

Wie vorstehend erläutert kann ein Dichtungsmittel entlang des Bohrloches und am besten in der Nähe der Befestigungsmittel vorgesehen werden.As explained above can be a sealant along the well and best in the well Near the Fasteners are provided.

Dadurch wird die Dichtigkeit zwischen dem keramischen Körper und der Metallstange verbessert, insbesondere in Fällen, bei denen die Stopfenstange zur Zuführung eines Gases in eine metallurgische Schmelze benutzt wird.Thereby the tightness between the ceramic body and the metal rod is improved, especially in cases in which the stopper rod for supplying a gas into a metallurgical Melt is used.

Ein zugehöriges Dichtungsteil (eine Dichtung) kann auf einer korrespondierenden ringförmigen Dichtfläche angeordnet werden, die in bestimmter Höhe entlang des Bohrlochs vorgesehen wird. Eine solche Konstruktion wird in der EP 1 135 227 B1 näher beschrieben.An associated sealing member (seal) may be placed on a corresponding annular sealing surface provided at a predetermined height along the borehole. Such a construction is in the EP 1 135 227 B1 described in more detail.

Diese Dichtungsmittel können auch entlang einer Umfangswand des Bohrloches über oder unter den Befestigungsmitteln vorgesehen werden und sich radial in das Bohrloch erstrecken und in Längsrichtung über eine bestimmte Länge des Bohrlochs und ferner so ausgestaltet sein, dass sie den Stab drehend aufnehmen.These Sealants can also along a peripheral wall of the borehole above or below the fastening means be provided and extend radially into the borehole and in the longitudinal direction over one certain length of the borehole and further configured to rotate the rod take up.

Soweit in der Beschreibung von „über", „oben/oberes", „unter/unteres", „unterhalb" etc. gesprochen wird, bezieht sich dies auf die typische Benutzung einer solchen Stopfenstange, die im Wesentlichen vertikal verläuft.So far in the description of "above", "above / above", "below / below", below "etc." spoken This refers to the typical use of such Stopper bar, which runs essentially vertically.

Wie vorstehend ausgeführt wird ein scheibenähnlicher Teil zur Befestigung einer korrespondierenden Stange an einer definierten Längsposition des Körpers angeordnet. Entsprechend wird sich das Außengewinde des Stabes, wenn dieser eingeführt wird, über die Befestigungsmittel hinaus erstrecken. Dieser vorstehende Teil des Gewindeabschnittes wird nun zur Bereitstellung einer effektiven Dichtung benutzt, weil er in die Dichtung hineingequetscht wird. Das Material der Dichtung, welches hohen Temperaturen standhält, drückt sich in die Gewindegänge und führt zu einer sehr effektiven Dichtung und Dichtheit über die korrespondierenden Abschnitte von Dichtung und Stab.As outlined above becomes a disc-like Part for fixing a corresponding rod to a defined Longitudinal position of the body arranged. Accordingly, the external thread of the rod, if this is introduced over the Extend fastener addition. This previous part of the Threaded section is now used to provide an effective Used seal, because it is squeezed into the seal. The material of the seal, which withstands high temperatures, is expressed in the threads and leads to a very effective seal and tightness over the corresponding Sections of seal and rod.

Dieses Dichtungsteil kann eine Zylinderform haben. Es sollte in das Bohrloch hineinragen.This Seal member may have a cylindrical shape. It should be in the borehole protrude.

Der Teil des Bohrlochs, der das Dichtungsteil aufnimmt, kann konisch gestaltet sein, wobei das schmalere Ende unten liegt.Of the Part of the borehole that receives the seal member may be conical be designed with the narrower end is below.

Der Stab kann dann eine geringere Breite an seinem dem Dichtungsteil benachbarten Abschnitt verglichen mit dem darüber liegenden Abschnitt aufweisen.Of the Bar can then a smaller width at its the sealing part have adjacent section compared with the overlying section.

Der Dichtungsteil kann aus jedem Material hergestellt sein, das den hohen Temperaturen, wie sie bei der Benutzung der Stopfeneinrichtung auftreten, standhält. Graphit ist eines dieser Materialien. Ein mögliches Material ist verdichteter Graphit mit einer Reinheit über 95 Gew.-% Kohlenstoff und einer Dichte von ungefähr 1,4 g/cm³. Die Dichtung kann die Form eines vorgeformten Teils aufweisen, welches entweder in den Stopfenkörper unmittelbar vor dem Einbau des Stahlstabes eingesetzt wird oder gleichzeitig mit dem keramischen Körper der Stopfenstange während des Herstellungsprozesses ausgeformt wird.The sealing member may be made of any material that withstands the high temperatures encountered in using the plug assembly. Graphite is one of these materials. One possible material is densified graphite having a purity above 95% by weight carbon and a density of about 1.4 g / cm ³ . The gasket may be in the form of a preformed part, which may either be inserted into the plug body immediately prior to installation of the steel rod, or formed simultaneously with the ceramic body of the plug rod during the manufacturing process.

Alternativ kann die Dichtung während des Herstellungsprozesses des Stopfens durch Verdichtung eines Graphitelementes erfolgen, welches entweder schuppenartiges Graphitpulver oder eine Spule einer Graphitfolie umfasst, das um ein Formwerkzeug (eine Form) angeordnet und dann von dem Material des keramischen Körpers des Stopfens während des Füllprozesses der Form umgeben wird.alternative can the seal during the production process of the plug by compression of a graphite element be carried out, which either scale-like graphite powder or a Coil of a graphite foil, which around a forming tool (a Form) and then of the material of the ceramic body of the While plugging the filling process the shape is surrounded.

Aus der vorstehenden Beschreibung dürfte klar geworden sein, dass dann, falls die Stopfeneinrichtung zur Zuführung von Gas benutzt wird, die zugehörige Stange mit einer axialen Bohrung ausgebildet wird, durch die das Gas zugeführt wird. Das korrespondierende Bohrloch des Körpers wird dann mit mindestens einer Öffnung am unteren Ende ausgebildet.Out The above description is clear be that, if the plug means for supplying Gas is used, the associated Rod is formed with an axial bore through which the Gas supplied becomes. The corresponding borehole of the body is then filled with at least an opening formed at the bottom.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den übrigen Anmeldungsunterlagen.Further Details of the invention will become apparent from the dependent claims and the rest Application documents.

Die Erfindung wird nachstehend in Hinblick auf ein Ausführungsbeispiel näher erläutert, welches in keiner Weise den Schutzumfang der beanspruchten Stopfeneinrichtung begrenzt.The Invention will be described below with respect to an embodiment explained in more detail which in no way the scope of the claimed plug device limited.

Die einzige Figur zeigt schematisch einen oberen Teil einer Stopfeneinrichtung in einem teilweisen Längsquerschnitt.The single figure shows schematically an upper part of a plug device in a partial longitudinal cross-section.

Die Stopfeneinrichtung umfasst einen länglichen feuerfesten Körper 10 mit einem mittleren Bohrloch 12, das koaxial zum Körper 10 verläuft und so ausgebildet ist, um einen Metallstab 14 ortsfest aufzunehmen, zur Befestigung an einer (nicht dargestellten) Hebeeinrichtung.The plug means comprises an elongated refractory body 10 with a middle hole 12 , coaxial with the body 10 runs and is designed to a metal rod 14 Receive stationary, for attachment to a (not shown) lifting device.

Das Bohrloch 12 weist eine mehr oder weniger zylindrische Form auf und verläuft von einer oberen Oberfläche 10u des Körpers 10 abwärts (Pfeil D) und endet in einer (nicht dargestellten) Öffnung am unteren Ende des Körpers 10.The borehole 12 has a more or less cylindrical shape and extends from an upper surface 10u of the body 10 downwards (arrow D) and ends in an opening (not shown) at the lower end of the body 10 ,

In einem Abstand d von der oberen Oberfläche 10u ist ein blattförmiger Metallring 16 in das Feuerfestmaterial des Körpers 10 integriert. Dieser Ring steht radial in das Bohrloch 12 vor. Hauptoberflächen (obere Oberfläche 16u; untere Oberfläche 16l) verlaufen im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse A des Bohrlochs 12.At a distance d from the upper surface 10u is a sheet metal ring 16 into the refractory material of the body 10 integrated. This ring is radially in the hole 12 in front. Main surfaces (upper surface 16u ; lower surface 16l ) are substantially perpendicular to the longitudinal axis A of the borehole 12 ,

In der Figur ist der flache Ring 16 so angeordnet, dass ein Winkel α von ca. 3° zur Horizontalen (senkrecht zur Längsachse A) ausgebildet wird. Dieser Winkel kann angepasst werden, um der Gewindesteigung eines Gewindes auf der Metallstange 14 zu entsprechen. Der Ring 16 ist nicht geschlossen, sondern geschlitzt und umfasst einen Winkel von ungefähr 330°. Die freien Enden des Rings sind in Längsrichtung des Bohrlochs 12 versetzt.In the figure is the flat ring 16 arranged so that an angle α of about 3 ° to the horizontal (perpendicular to the longitudinal axis A) is formed. This angle can be adjusted to the thread pitch of a thread on the metal rod 14 correspond to. The ring 16 is not closed, but slotted and covers an angle of about 330 °. The free ends of the ring are in the longitudinal direction of the borehole 12 added.

Dieser blattförmige/scheibenförmige Ring 16, der als Befestigungsmittel für den Stab 14 dient, welcher nachstehend näher beschrieben wird, wurde mit dem Körper 10 co-gepresst. Er ragt in das Bohrloch 12 über eine gewisse Strecke vor (hinein), um so ein äußeres Gewinde 14t (durch Punkte symbolisiert) eines unteren Abschnitts 14l der Metallstange 14 drehbar aufzunehmen, wobei der Stab 14 eine mittlere, längliche Durchgangsöffnung 14c (durch Linien symbolisiert) aufweisen kann.This leaf-shaped / disk-shaped ring 16 which acts as a fastener for the rod 14 serves, which will be described in more detail below, was with the body 10 co-pressed. He stands in the borehole 12 over a certain distance before (in), so an external thread 14t (symbolized by dots) of a lower section 14l the metal bar 14 rotatably receiving, wherein the rod 14 a middle, elongated passage opening 14c (symbolized by lines) may have.

Während des Zusammenbaus wird die Metallstange 14 in das Bohrloch 12 eingeführt, dabei gedreht, so dass das Außengewinde 14t des Stabes 14 mit dem vorstehenden Abschnitt 16p des Rings 16 in Eingriff gelangt.During assembly, the metal rod becomes 14 in the borehole 12 introduced, while rotated, leaving the external thread 14t of the staff 14 with the preceding section 16p of the ring 16 engaged.

Der Stab 14 wird dann weiter in das Bohrloch 12 hineingeführt (abwärts, Pfeil D) und erreicht dann eine zylindrische Graphitdichtung 18, die über eine Länge L vor der Innenwand 12w des Bohrlochs 12 verläuft.The rod 14 will then continue into the borehole 12 inserted (down, arrow D) and then reaches a cylindrical graphite gasket 18 that have a length L in front of the inner wall 12w of the borehole 12 runs.

Während dieser fortgesetzten Einführung des Stabes 14 in das Bohrloch 12 wird das Dichtungsmaterial in Räume des Gewindes 14t gepresst, wodurch eine hervorragende Dichtung zwischen Körper 10 und Stab 14 über die gesamte Länge L erzielt wird.During this continued introduction of the staff 14 in the borehole 12 the sealing material becomes in spaces of thread 14t pressed, creating an excellent seal between body 10 and staff 14 over the entire length L is achieved.

Entsprechend der Figur ist ein Endabschnitt des Stabes 14 im Bohrloch 12 durch einen kleinen Überstand des Gewindeendes 14e über das Ende des Dichtungsteils 18 charakterisiert. Alternativ könnte der Gewindestab mit der Länge des Dichtungselements enden.According to the figure is an end portion of the rod 14 in the borehole 12 through a small protrusion of the threaded end 14e over the end of the sealing part 18 characterized. Alternatively, the threaded rod could end with the length of the sealing element.

Die obere Stirnfläche 10u des Körpers 10 liegt gegen Sperrmittel 20, 22 an, die fest auf dem Metallstab 14 befestigt sind, so dass der Stab 14 sich nicht entgegen Pfeilrichtung D verlängern kann. Die Blockiermittel 20, 22 haben die Form einer Mutter und sind mit Innengewinden ausgebildet, entsprechend dem Gewinde 14t des Stabes 14.The upper end face 10u of the body 10 lies against blocking agents 20 . 22 stuck on the metal bar 14 are attached, so that the rod 14 can not extend contrary to the arrow D direction. The blocking agents 20 . 22 have the shape of a nut and are formed with internal threads, according to the thread 14t of the staff 14 ,

Die begrenzte Größe des scheibenförmigen Befestigungsmittels (Sprengring 16) und seine weitestgehend horizontale (radiale) Anordnung in Bezug auf die längliche Stopfenform garantiert eine sichere Befestigung des Stabes 14 im Bohrloch 12 auch dann, wenn bei hoher thermischer Last die metallischen Befestigungsmittel und der metallische Stab in Radialrichtung gleichmäßig expandieren, bei geringer oder keiner Differenzialausdehnung in Axialrichtung.The limited size of the disc-shaped fastener (snap ring 16 ) and its largely horizontal (radial) arrangement with respect to the elongated plug shape guarantees a secure attachment of the rod 14 in the borehole 12 even if at high thermal load, the metallic fasteners and the metallic rod expand uniformly in the radial direction, with little or no differential expansion in the axial direction.

Zusammen mit der nach unten folgenden Dichtung führt die beschriebene Form zu einer verbesserten Stopfeneinrichtung, die für unterschiedliche Zwecke eingesetzt werden kann, zum Beispiel zur Zuführung von Gas entlang des Kanals 14c und des Bohrlochs 12 in eine Metallschmelze. Der innige Kontakt zwischen der Dichtung 18 und dem Außengewinde 14t des Stabes 14 ist außerdem für die radiale Pressung des Dichtungselementes und die verbesserte Dichtheit der Einrichtung verantwortlich. Die Expansion der Metallstange bei Servicetemperatur dient zur weiteren Erhöhung der Dichtungseffizienz bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Druckkräfte auf die Dichtung.Together with the seal following below, the described shape leads to an improved plug device which can be used for different purposes, for example for the supply of gas along the channel 14c and the borehole 12 in a molten metal. The intimate contact between the seal 18 and the external thread 14t of the staff 14 is also responsible for the radial compression of the sealing element and the improved tightness of the device. The expansion of the metal bar at service temperature serves to further increase the sealing efficiency while maintaining the compressive forces on the seal.

In Längsrichtung sollten die Befestigungsmittel so klein wie möglich sein. Sie können eine „Dicke" von ≤ 5 mm, ≤ 3 mm, ≤ 2 mm oder sogar ≤ 1 mm haben, während die „Länge" (L) des Dichtungsmittels ≥ 10 mm, ≥ 20 mm, ≥ 30 mm oder ≥ 40 mm sein sollte.In longitudinal direction the fasteners should be as small as possible. They can have a "thickness" of ≤ 5 mm, ≤ 3 mm, ≤ 2 mm or even ≤ 1 mm while the "length" (L) of the sealant ≥ 10 mm, ≥ 20 mm, ≥ 30 mm or ≥ 40 mm should.

Die Erfindung schließt Ausführungsformen mit zwei oder mehr Befestigungsmitteln in unterschiedlichen Positionen entlang der Längsachse der länglichen Stopfenstange ein, das heißt, die entsprechenden Befestigungsmittel haben einen Abstand zueinander (in Längsrichtung des Bohrloches). Dieser Abstand kann in der Größenordnung von wenigen cm oder mehr liegen. Diese unterschiedlichen Befestigungsmittel können mit einem oder mehreren Außengewinden des Metallstabes zusammenwirken.The invention includes embodiments with two or more fasteners in different positions along the longitudinal axis of the elongate stopper rod, that is, the respective fasteners are spaced from each other (longitudinally of the bore hole). This distance can be on the order of a few cm or more. These different ones Fasteners can cooperate with one or more external threads of the metal rod.

Claims

An elongated plug device for controlling the flow of molten metal from a vessel containing molten metal, the device comprising: a) a body ( 10 ) of a refractory ceramic material, b) a borehole ( 12 ) having a longitudinal axis (A) extending from an upper surface (A) 10u ) extends down the body, c) the borehole ( 12 ) along its length with at least one anchor ( 16 ) is formed of a different material, and d) the armature ( 16 ) has a leaf-like shape, the main surfaces ( 16u . 16l ) substantially perpendicular to the longitudinal axis (A) of the borehole ( 12 ) and have a circumferential length extending over 20 to 450 ° of the inner wall of the borehole ( 12 ), e) the anchor ( 16 ) in the body ( 10 ) between the upper surface ( 10u ) of the body ( 10 ) and a lower end of the borehole ( 12 ) and projects radially into the borehole, f) the anchor ( 16 ) is formed so that it has a threaded end ( 14l ) of a metal rod ( 14 ), which enters the borehole ( 12 ), admit and commit.

Stopper device according to claim 1, wherein the metal rod ( 14 ) at its insertion at least partially a threaded portion ( 14l ) having.

Stopper device according to claim 1 with a sealing part ( 18 ) adjacent to the anchor ( 16 ).

Stopper device according to claim 3, wherein the sealing part ( 18 ) along the peripheral wall ( 12u ) of the borehole ( 12 ), below the part ( 16 ) and radially in the borehole and longitudinally over a certain length (L) of the borehole ( 12 ) and is designed to hold the rod ( 14 ) rotatably receive.

Stopper device according to claim 3, wherein the sealing part ( 18 ) has a cylindrical shape.

Stopper device according to claim 3, wherein the part of the borehole ( 12 ), which seals the sealing part ( 18 ), is conical, with the narrower section at the lower end.

Stopper device according to claim 3, wherein the rod ( 14 ) at the end, which first in contact with the sealing part ( 18 ), narrower than in the part formed above.

Stopper device according to claim 3, wherein the sealing part ( 18 ) consists of graphite.

Stopper device according to claim 1, wherein the armature ( 16 ) consists of at least two leaves, which are each designed in ring segment shape and run at a distance along an imaginary helical line.

Stopper device according to claim 1, wherein the armature ( 16 ) consists of three leaves, each having a ring segment shape and are arranged at equal intervals to each other along an imaginary helical line.

Stopper device according to claim 1, in which the armature ( 16 ) is a snap ring.

Stopper device according to claim 1, in which the armature ( 16 ) consists of metal.

Stopper device according to claim 1, wherein the rod ( 14 ) an axial bore ( 14c ) having.

Stopper device according to Claim 1, in which the armature (s) ( 16 ) at an angle between 1 and 5 ° with respect to a plane perpendicular to the axial axis (A) of the borehole ( 12 ), is arranged (are).